Festkörperbatterien: TU München gelingt Rekord bei Lithiumionen-Geschwindigkeit

Einem Forschungsteam um Thomas F. Fässler von der TU München ist ein Durchbruch in der Festkörperbatterie-Technologie gelungen. Ihr neues Material leitet Lithiumionen über 30 Prozent schneller als bisher bekannte Stoffe. Details wurden Ende April in einer Studie in der Fachzeitschrift „Advanced Energy Materials“ veröffentlicht.

Festkörperbatterien haben eine hohe Energiedichte und sind im Gegensatz zu heute gängigen Lithium-Ionen-Batterien nicht feuergefährlich, deshalb sind sie z.B. für E-Autos interessant. Das neue Material kann allerdings noch nicht direkt genutzt werden, für eine Anwendung in einer Batteriezelle seien noch viele Tests notwendig.

Scandium statt Lithium

Die Forscherinnen und Forscher ersetzten einen Teil des Lithiums aus Lithium-Antimonid-Verbindungen durch Scandium. Das ist ein Leichtmetall, das zu den Seltenen Erden gezählt wird. 

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Durch den Scandium-Anteil entstehen gezielt Lücken, sogenannte Leerstellen, im Kristallgitter des Leitermaterials. Die Lithiumionen können sich dadurch leichter und schneller bewegen – in rekordverdächtigem Ausmaß.

Zum Patent angemeldet

„Mit dem Einbau von kleinen Mengen Scandium sind wir auf ein neues Prinzip gestoßen, das sich als richtungsweisend für andere Elementkombinationen erweisen könnte“, sagt Fässler in einer Aussendung. Das Team hat seine Entwicklung zum Patent angemeldet.

„Während der bisherige Rekordhalter auf Lithium-Schwefel basierte und zur Optimierung 5 weitere Elemente benötigt, wird bei uns lediglich Scandium als weitere Komponente gebraucht“, sagt Co-Autorin Jingwen Jiang. Ihre Entdeckung könnte deshalb auch über das konkrete Beispiel hinaus Bedeutung für die Erhöhung der Leitfähigkeit verschiedener Substanzen haben.